[实用新型]一种腕上手势操控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种腕上手势操控系统，特别是一种用于手机与电脑等电子产品操控的腕表型手势识别系统，本系统也可用于各种机电设备如家用电器、交通工具、工业机械、游戏娱乐设备、教学科研设备、医疗器械以及语音控制设备等的远程操控和虚拟操控。 

背景技术

目前操控方式存在以下问题：(1)手机的控制设备有按键、触摸屏，电脑则用鼠标、键盘、手写板等控制，综合来看目前只应用了点击、拖动等简单动作。但是人对外界所有的机械、电脑、手机等实物工具的操作控制，都由手来完成，手作为人体主要的输出媒介，大部分的动作则还没有被开发使用；(2)当前大部分的机电设备，如数控机床、挖掘机械等工业机械、各种汽车等交通工具、冰箱电视等家用电器、游戏娱乐设备、教学科研设备、医疗器械甚至是未来应用的物联网设备，都是由手部动作控制，但操纵时，人都必须亲自用手来操纵，很难实现远程操控和虚拟操控，或者有些实现了远程控制，但不能便携使用，如果能实现便携的远程操控和虚拟操控，必定会带来新的技术进步和更大的发展前景；(3)虽然目前有些电子科技公司，使用了体感控制，以及一些手势控制方式，但由于设计本身的用来感测动作的传感器和摄像装置，固定在电脑或者桌面上，而人体经常会移动，这就造成了无法携带的使用困难，也失去了应用前景；(4)当前的一些手势识别装置，都是基于触摸屏幕，比如平板电脑和手机，它们能够采集的信息量很少，只占手部所有运动的一小部分。或者有些设备通过身体佩戴的方式识别手势，虽然提高了便携性，但会造成干扰识别的物体过多，图像不稳定，算法复杂等技术难题。如果要保证手势识别的信息完整性和准确性，系统就无法简化，设备体积较大，自然无法便携式使用。 

发明内容

本实用新型的目的在于实现手势识别技术的小型化、便携化与算法的精简优化，提供一种通过基于腕上的摄像设备来简化手势动作识别的新系统。 

本实用新型的技术方案是： 

一种腕上手势操控系统，其中，每套包括左手右手两个系统或者只使用单手的系统，包括腕表部分1，与上位机部分2协同工作，以对上位机进行操控，可选择佩戴的戒指部分3。参见附图1：硬件结构图，其中腕表部分1包括控制主模块4、手势摄像模块5、背光LED灯模块6、电源模块7和腕带反馈模块8，上位机部分2包括上位机9和第一无线通讯模块10，戒指部分3包括戒指反馈模块11；其中控制主模块4中还包括控制板卡12、第二无线通讯模块13、三轴加速度模块14、倾角模块15及控制按钮16。 

进一步地，该系统中控制板卡12利用三轴加速度模块14与倾角模块15采集手腕运动轨迹和倾角，进行手腕坐标定位；利用位于手腕部的手势摄像模块5，参见附图2，采集手指指尖103坐标信息，进而确定当前手指相对手腕的动作；利用所述手腕坐标和所述手指坐标，最终实现手势动作的识别；通过第二无线通讯模块13将手势识别信息发送到设有第一无线通讯模块10的上位机9，实现对上位机9的控制。 

进一步地，上位机9通过腕带反馈模块8和戒指反馈模块11，即安装在手腕腕带和手指戒指上的震动振子和/或收缩压力环，把对手势运动的反馈信息，传递给手部，模拟触觉感知。用户根据所述触觉感知，调整手势动作，实现闭环控制。而且具有触觉反馈功能的腕带和戒指，可以帮助老人、盲人、其他行动不便的残疾人、以及使用语音控制设备的用户，不用阅读，就能获得电子设备的反馈信息。 

进一步地，所述手势摄像模块5可采用分体式结构，拆卸下来，安装在电源模块7的后方，或者使用导轨式，把手势摄像模块5沿着腕表带上的导轨，收缩到腕表部分1的上方。 

进一步地，所述上位机9包括安装了第一无线通讯模块10，可实现虚拟操控或远程控制的手机、电脑、家用电器、交通工具、工业机械、游戏娱乐设备、教学科研设备、医疗器械以及语音控制设备等。 

进一步地，该系统采用基于巡线原理的手指延伸算法。由于手势摄像模块5摄像时，位于手腕下方， 拍摄的手势图像中位于图像上部的手掌根部101的运动范围很小，参见附图8，而且手指也是由手指根部关节到指尖，自上而下呈运动范围逐渐扩大的趋势而运动的。因此可以先判断手腕在图像中的位置，然后判断手指根部102的位置，巡着手指方向向下延伸，识别每一个手指关节，最后确定每个手指指尖103的位置坐标。 

一种腕上手势操控方法，包括如下步骤： 

S1.开机检测步骤； 

S2.手势识别步骤； 

S3.第二通信模块13将手势识别结果发送给第一通讯模块10，根据不同的手势对上位机9进行相应的操控；